磁力显微镜用悬臂及其制造方法技术

本发明专利技术提供磁力显微镜用悬臂及其制造方法。通过在附加了磁性膜的探针外进一步形成保护膜来制造高耐久性的磁力显微镜用悬臂。在磁力显微镜用悬臂的制造方法中，当在磁力显微镜用悬臂（1）的前端的探针（401）上形成磁性膜（2），在探针（401）的周围形成非磁性硬质保护膜（3）时，从磁力显微镜用悬臂（1）的探针（401）的正面以角度15°-45°来形成非磁性硬质保护膜（3），从磁力显微镜用悬臂（1）的探针（401）的背面在角度15°-30°的范围内从两个方向形成非磁性硬质保护膜（3）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁力显微镜用悬臂，尤其涉及悬臂前端的保护。
技术介绍
原子力显微镜(Atomic Force Microscope :AFM)使用安装了前端尖细的探针的悬臂来追随试样表面或者以与试样表面保持一定间隔的方式进行描绘，通过测量悬臂因试样和探针之间的原子力而引起的上下方向上的位移，来进行试样表面形状的评价。在此，具体地表示原子力显微镜(AFM)结构的一个例子。图6是用于说明原子力显微镜(AFM)结构的一个例子的说明图。 在图6中，作为原子力显微镜(AFM)的最基本的结构，原子力显微镜(AFM)的测定部设置在除振台101上。首先，利用激振部102对具有前端细的探针的悬臂I进行激振。接着，利用光学显微镜103将悬臂I移动到想要观察的部位的上方。此时，使Z工作台104缓缓地上升，使悬臂I接近载置在试样台107上的试样108。当充分接近时，作用于悬臂I的前端的探针和试样表面间的原子力(引力、斥力)对悬臂I的振动产生影响，当探针和试样间是某个一定距离(标准位置)时，对悬臂I的振动产生影响的力是一定的，振动的悬臂I的弯曲也是一定的。此时，原子力显微镜(AFM)是根据悬臂I的弯曲进行检测的结构，利用位置检测器110检测照射在悬臂I的前端的来自激光器109的光线的反射点。该光学检测系统利用了“光杠杆法”，将悬臂I的微小位移放大投影到位置检测器110上来进行检测。作为位置检测器110使用例如图6所示的4分割光电二极管的检测器，通过利用运算电路对各个检测信号量的差进行运算，从而得到位置信息。S卩，若悬臂I的前端发生上下的位移而反射点的位置偏离，则检测信号量的差的运算结果产生变化。差动放大器111接收该结果，将能够以距基准位置的差为最小的、即悬臂的弯曲量为一定的方式对探针、试样间距离进行反馈控制的输出发送到压电元件驱动电源(位于Z工作台104)。利用该反馈电路112，例如在悬臂I向上方位移的场合，位于Z工作台104的压电元件收缩，悬臂的姿势返回到原来的位置。这样，在将作用于探针和试样间的原子力保持为一定的反馈控制下，原子力显微镜(AFM)在试样表面上进行扫描，基于对此时的Z工作台驱动电压进行了距离换算得到的数据，进一步对试样的X、Y方向的移动从相同的计算机113向XY驱动电路114输出指令，通过控制X工作台105和Y工作台106，在计算机113上作为三维的凹凸信息进行图像化。原子力显微镜(AFM)的空间分辨率依赖于悬臂I的前端的探针的曲率半径，普遍具有数nm级的分辨率。另外，基于原子力显微镜(AFM)检查技术，使用在悬臂I上蒸镀了磁性材料的悬臂，从被测定物的表面提升到一定的高度，在被测定物的上方(约10 30nm)，测定从材料表面产生的磁场的显微镜被称为磁力显微镜(Magnetic Force Microscope :MFM)。图7表不该磁力显微镜的结构的一个例子。图7是用于说明磁力显微镜(MFM)的结构的一个例子的说明图。在图7中，与图6所示的原子力显微镜(AFM)不同点在于，除了悬臂I从被测定物的表面提升到一定的高度，在被测定物的上方，测定从材料表面产生的磁场外，还有悬臂I的前端的探针为附加了磁性材料的探针这一点。一般，磁场的检测空间分辨率与原子力显微镜(AFM)相同，依赖于探针的曲率半径，但在实验中可以看出，实际上与附加在探针上的磁性体的形状直接相关。在此，利用图8对使用磁力显微镜(MFM)来进行测定的场合的异物的影响进行说明。图8是用于说明使用磁力显微镜(MFM)来进行测定的场合的异物的影响的说明图。由于磁力显微镜(MFM)的悬臂I在试样108的上方的一定的高度进行扫描，因此如图8所示，如果在产生被测定磁场302的被测定物的表面上存在异物303，则若与高速扫描中的悬臂I的前端的探针碰撞，探针破损的可能性高。作为用于这种磁力显微镜(MFM)并在悬臂前端的探针上附加磁性膜那样的功能膜的技术，例如有日本特开2003-215020号公报(专利文献I)所记载的技术。现有技术文献专利文献I :日本特开2003-215020号公报现有的大多数磁力显微镜(MFM)在被测定物的表面，在各测定线中首先利用AFM模式收集高度信息后，再将悬臂I提升到被测定物的上方的一定的高度，利用MFM模式进行扫描。在该场合，由于进行AFM模式的扫描，因此难以缩短测定时间。为了实现高速MFM，以被测定物的表面具有均匀的高度为前提，通过只利用AFM模式测定最初的一条线或数条线的高度信息，之后一直利用MFM模式进行高速扫描。此时，如果异物位于未获得高度信息的区域，则高速扫描中的悬臂前端的探针与异物碰撞，探针破损的可能性极高。在探针与异物碰撞时，使探针破损的可能性为最小限度成为课题。另外，由于附加在磁力显微镜用悬臂I的前端的探针上的磁性膜一般是容易氧化的材料，因此若经过一段时间，则由于探针的磁性材料氧化，探针的体积和磁性特性变化也成为课题。例如在专利文献I中，由于未提及在特意精心制作的探针上附加保护膜，因此该探针的磁性材料有可能被氧化。另外，在制造磁力显微镜用悬臂I时，因磁性膜和保护膜的附加方法不同，磁力显微镜用悬臂I的性能有很大变化。例如，磁性膜的厚度和膜存在的场所对测定的空间分辨率有影响。另外，若保护膜的探针的前端部与不是前端部的部位的膜厚没有区别，则悬臂I无法作为磁力显微镜用发挥功能的可能性也高。即，若前端部的保护膜过厚，则附着在探针上的磁性体和被测定磁场的距离变远，无法感应到磁场。因此，磁力显微镜用悬臂I的制造方法也成为课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，为了解决这两个问题，利用磁力显微镜用悬臂I的空间分辨率仅依赖于附加在磁力显微镜用悬臂I的探针的前端的磁性体的形状，通过在附加了磁性膜的探针外进一步形成保护膜，从而制造高耐久性的磁力显微镜用悬臂。本专利技术的上述及其他目的和新的特征从本说明书的记述及附图变得明确。在本申请公开的专利技术中，若简单地说明代表的方式的主要内容，则如下所述。S卩，代表的方式的主要内容为在磁力显微镜用悬臂的前端的探针上形成磁性膜后，在磁力显微镜用悬臂的探针的周围附加非磁性硬质膜。本专利技术的效果如下。在本申请公开的专利技术中，如下简单地说明由代表的方式得到的效果。S卩，由代表的方式得到的效果能保证磁力显微镜用悬臂的空间分辨率，并且能够实现前端的探针的高刚性、耐碰撞、耐磨损化，也能够保护容易氧化的磁性膜。附图说明图I是表示本专利技术的实施方式一的磁力显微镜用悬臂的结构的结构图。图2是表示本专利技术的实施方式一的磁力显微镜用悬臂的制造方法的图。图3是表示本专利技术的实施方式二的磁力显微镜用悬臂的结构的结构图。图4是表示本专利技术的实施方式二的磁力显微镜用悬臂的制造方法的图。图5是表示本专利技术的实施方式三的磁力显微镜用悬臂的制造方法的图。图6是用于说明原子力显微镜(AFM)结构的一个例子的说明图。图7是用于说明磁力显微镜(MFM)结构的一个例子的说明图。图8是用于说明使用磁力显微镜(MFM)来进行测定的场合的异物的影响的说明图。图中1 一磁力显微镜用悬臂，2—磁性膜，3—非磁性硬质保护膜，101—除振台，102—激振部，103—光学显微镜，104—Z工作台，105—X工作台，106—Y工作台，107—试样台，108—试样，109—激光器，110—位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁力显微镜用悬臂，用于磁力显微镜的测定，其特征在于，具备：附加在上述磁力显微镜用悬臂的前端的探针上的磁性膜；以及附加于上述探针的周围的非磁性硬质保护膜。

【技术特征摘要】
2011.05.09 JP 2011-1041511.一种磁力显微镜用悬臂，用于磁力显微镜的测定，其特征在于， 具备附加在上述磁力显微镜用悬臂的前端的探针上的磁性膜；以及 附加于上述探针的周围的非磁性硬质保护膜。2.根据权利要求I所述的磁力显微镜用悬臂，其特征在于， 上述磁性膜附加在上述探针的一侧。3.根据权利要求I所述的磁力显微镜用悬臂，其特征在于， 根据上述磁性膜的形状来决定利用上述磁力显微镜用悬臂测定磁场时的空间分辨率。4.根据权利要求I所述的磁力显微镜用悬臂，其特征在于， 上述磁性膜是Ni、NiFe、CoFe的软磁性材料、或Co、Al-Ni-C, Fe-Pt的硬磁性材料。5.根据权利要求I所述的磁力显微镜用悬臂，其特征在于， 上述非磁性硬质保护膜是DLC、TiN, TiC, TiCN, CrNCN、或贵金属膜。6.一种磁力显微镜用悬臂，用于磁力显微镜的测定，其特征在于， 具备附加在上述磁力显微镜用悬臂的前端的探针上的磁性膜；以及 附加于上述探针的周围的软磁性体氧化防止保护膜。7.一种磁力显微镜用悬臂的制造方法，该磁力显微镜用悬臂用于磁力显微镜的测定，该磁力显微镜用悬臂的制造方法的特征在于， 在上述磁力显微镜用悬臂的前端的探针上形成磁性膜，在上述探针的周围形成非磁性硬质保护膜。8.根据权利要求7所述的磁力显微镜用悬臂的制造方法，其特征在于， 当在上述磁力显微镜用悬臂的探针的周围形成上述非磁性硬质保护膜时，从上述磁力显微镜用悬臂的上述探针的正面以角度15° -45°来形成上述非磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：张开锋，广濑丈师，渡边正浩，松井哲也，中込恒夫，德富照明，
申请(专利权)人：株式会社日立高新技术，
类型：发明
国别省市：